RU2789330C1

RU2789330C1 - Wind generator of turbine type

Info

Publication number: RU2789330C1
Application number: RU2022119273A
Authority: RU
Inventors: Григорий Аврамович Радуцкий; Александр Григорьевич РАДУЦКИЙ
Original assignee: Григорий Аврамович Радуцкий; Александр Григорьевич РАДУЦКИЙ
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2023-02-01

Abstract

FIELD: wind energy.

SUBSTANCE: invention relates to wind energy. The turbine-type wind generator comprises an air turbine mounted on a shaft with the possibility of rotation and a panel located in front of the inlet side of the turbine for accelerating the inlet flow supplied to the turbine. The panel contains a plurality of Bernoulli tubes with large diameter inlets and smaller diameter outlet nozzles. The panel is positioned such that the tube outlet nozzles are located on the side of the panel facing the turbine inlet side, and the tube inlets are located on the opposite side of the panel.

EFFECT: increasing the efficiency of turbine-type wind generators using the Bernoulli effect and simplifying their design.

12 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, направлено на повышение эффективности ветрогенераторов турбинного типа, использующих эффект Бернулли, и на упрощение их конструкции. The invention relates to wind energy, is aimed at improving the efficiency of turbine-type wind generators using the Bernoulli effect, and at simplifying their design.

Предшествующий уровень техники.prior art.

Несмотря на все более возрастающий интерес к ветроэнергетике, ее достижения не слишком велики прежде всего из-за трудностей в работе ветрогенераторов при слабом ветре. Поэтому одной из важнейших задач ветроэнергетики является искусственное увеличение скорости ветра, подаваемого на лопасти воздушной турбины. Известен ветрогенератор, позволяющий значительно увеличить скорость ветра, подаваемого на лопасти воздушной турбины, за счет использования эффекта Бернулли (см., например, патент US 2004 0183310 A). В этом патенте используется эффект Бернулли, когда воздушный поток, переходя из широкой части трубы в узкую, увеличивает скорость своего движения. Поэтому в данном патенте в узкой части трубы установлены воздушная турбина и генератор электрического тока. В результате ускорившийся воздушный поток заставляет лопасти воздушной турбины вращаться с большей скоростью, что приводит к выработке большей электрической энергии. Однако диаметр узкого участка трубы недостаточен для размещения в нем воздушной турбины и генератора электрического тока промышленных размеров. В патенте US 2011 0156403 A1 раскрыта трубка Бернулли с более протяженным каналом, по которому с высокой скоростью перемещается воздушный поток. Это сделано для того, чтобы последовательно разместить в канале две воздушных турбины и два генератора и, тем самым, вдвое увеличить выработку электроэнергии. Но понимая, что и этого недостаточно для выработки электроэнергии в промышленном масштабе, авторы патента предложили создать блок из ста трубок Бернулли, содержащий двести воздушных турбин и двести генераторов электрического тока (фиг. 10). В патенте JP 5258774B2, который можно считать ближайшим аналогом изобретения, авторы пошли по такому же пути, предложив собирать в блоки трубки, ускоряющие проходящие через них потоки воздуха (фиг. 8). В данном конкретном случае речь идет о блоках из трубок Бернулли, оснащенных соплами Лаваля, разгоняющими воздушный поток до еще больших скоростей. Но и такие высокие скорости движения воздушного потока не смогут существенно увеличить выработку электроэнергии прежде всего из-за ничтожно малых размеров воздушной турбины, которую необходимо размещать внутри узкой трубы.Despite the increasing interest in wind energy, its achievements are not too great, primarily because of the difficulties in the operation of wind turbines in light winds. Therefore, one of the most important tasks of wind energy is to artificially increase the speed of the wind supplied to the blades of an air turbine. Known wind turbine, which allows you to significantly increase the speed of the wind supplied to the blades of an air turbine, through the use of the Bernoulli effect (see, for example, US patent 2004 0183310 A). This patent uses the Bernoulli effect, when the air flow, passing from the wide part of the pipe to the narrow one, increases the speed of its movement. Therefore, in this patent, an air turbine and an electric current generator are installed in the narrow part of the pipe. As a result, the accelerated air flow causes the blades of the air turbine to rotate at a higher speed, which leads to the generation of more electrical energy. However, the diameter of the narrow section of the pipe is insufficient to accommodate an air turbine and an industrial-sized electric current generator. US 2011 0156403 A1 discloses a Bernoulli tube with a longer channel through which air flows at high speed. This is done in order to sequentially place two air turbines and two generators in the channel and, thereby, double the power generation. But realizing that this is not enough to generate electricity on an industrial scale, the authors of the patent proposed to create a block of one hundred Bernoulli tubes containing two hundred air turbines and two hundred electric current generators (Fig. 10). In the patent JP 5258774B2, which can be considered the closest analogue of the invention, the authors took the same path, proposing to assemble tubes into blocks that accelerate the air flows passing through them (Fig. 8). In this particular case, we are talking about blocks of Bernoulli tubes equipped with Laval nozzles that accelerate the air flow to even higher speeds. But even such high speeds of the air flow will not be able to significantly increase the generation of electricity, primarily because of the negligible size of the air turbine, which must be placed inside a narrow pipe.

Возможность увеличивать в трубке Бернулли не только скорость движения воздушного потока, но и плотность воздуха в этом потоке, породили множество аналогичных патентов (см., например, патент US 8598730B2). Но все эти изобретения касаются лишь усовершенствования различных деталей таких трубок, оставляя неизменным сам принцип сборки блоков из множества воздушных турбин и генераторов электрического тока.The ability to increase in the Bernoulli tube not only the speed of the air flow, but also the density of the air in this flow, gave rise to many similar patents (see, for example, US patent 8598730B2). But all these inventions concern only the improvement of various parts of such tubes, leaving unchanged the very principle of assembling blocks from a multitude of air turbines and electric current generators.

Следовательно, существует необходимость в создании ветрогенератора, способного устранить недостатки ветрогенераторов предшествующего уровня техники.Therefore, there is a need for a wind turbine capable of overcoming the shortcomings of prior art wind generators.

Сущность изобретения.The essence of the invention.

В основу изобретения поставлена задача создания простого и высокопроизводительного ветрогенератора турбинного типа, способного вырабатывать электроэнергию в промышленном масштабе, который за счет устройства для ускорения подаваемого на турбину входного потока позволяет осуществлять его эффективное использование в широком диапазоне воздушных потоков, включая слабые воздушные потоки. The invention is based on the task of creating a simple and high-performance turbine-type wind generator capable of generating electricity on an industrial scale, which, due to a device for accelerating the input flow supplied to the turbine, allows its efficient use in a wide range of air flows, including weak air flows.

Поставленная задача согласно одному аспекту изобретения решается за счет ветрогенератора турбинного типа, содержащего установленную на валу с возможностью вращения воздушную турбину и расположенную выше по потоку перед входной стороной турбины панель для ускорения подаваемого на турбину входного потока, включающую в себя множество трубок Бернулли, содержащих имеющие большие диаметры входные отверстия и имеющие меньшие диаметры выходные сопла, причем панель расположена так, что выходные сопла трубок размещены на стороне панели, выходящей к входной стороне турбины, а входные отверстия трубок расположены на противоположной стороне панели.The problem according to one aspect of the invention is solved by a turbine-type wind generator, comprising a shaft-mounted air turbine and located upstream in front of the turbine inlet side, a panel for accelerating the input stream supplied to the turbine, including a plurality of Bernoulli tubes containing having large inlet diameters and smaller diameter outlet nozzles, wherein the panel is located such that the tube outlet nozzles are located on the side of the panel facing the turbine inlet side, and the tube inlets are located on the opposite side of the panel.

Предпочтительно, чтобы концы выходных сопел трубок были расположены по существу в одной плоскости.Preferably, the ends of the outlet nozzles of the tubes are located essentially in the same plane.

Для дальнейшего повышения эффективности работы желательно, чтобы входные отверстия трубок были расположены по существу в одной плоскости.To further increase the efficiency of the work, it is desirable that the inlet holes of the tubes were located essentially in the same plane.

Целесообразно, чтобы сопла в панели были расположены рядами по радиусам, отходящим от расположенной напротив вала точки панели к периферии панели.It is advisable that the nozzles in the panel were arranged in rows along radii extending from the point opposite the shaft of the panel to the periphery of the panel.

Для создания равномерного усилия на лопасти желательно, чтобы углы между смежными рядами сопел в панели были равны углам между смежными рядами лопастей воздушной турбины.To create a uniform force on the blades, it is desirable that the angles between adjacent rows of nozzles in the panel were equal to the angles between adjacent rows of air turbine blades.

При таком выполнении ветрогенератора все трубки Бернулли в панели одновременно направляют высокоскоростные воздушные потоки сразу на все лопасти воздушной турбины, обеспечивая резкое увеличение скорости их вращения.With this design of the wind generator, all Bernoulli tubes in the panel simultaneously direct high-speed air flows to all the blades of the air turbine at once, providing a sharp increase in their rotation speed.

Для улучшения технологичности предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть трубок Бернулли представляли собой полости со стенками из материала панели.To improve manufacturability, it is preferable that at least a portion of the Bernoulli tubes are cavities with walls made from the panel material.

В этом случае панель с множеством расположенных в ней трубок Бернулли становится одной деталью, что резко упрощает конструкцию ветрогенератора и стоимость его изготовления.In this case, the panel with many Bernoulli tubes located in it becomes one piece, which greatly simplifies the design of the wind turbine and the cost of its manufacture.

Поставленная задача согласно другому аспекту изобретения достигается за счет панели для ускорения подаваемого на турбину ветрогенератора турбинного типа входного потока, располагаемой перед входной стороной турбины ветрогенератора, содержащей множество трубок Бернулли с имеющими большие диаметры входными отверстиями и с имеющими меньшие диаметры выходными соплами, причем при размещении панели в рабочем положении выходные сопла трубок выходят к входной стороне турбины, а входные отверстия трубок расположены выше по потоку от входной стороны турбины, чем выходные сопла трубок.The objective according to another aspect of the invention is achieved by a panel for accelerating the input flow supplied to the turbine of a turbine-type wind turbine, located in front of the inlet side of the wind turbine, containing a plurality of Bernoulli tubes with large diameter inlet holes and with smaller diameter outlet nozzles, and when placing the panel in the operating position, the outlet nozzles of the tubes exit to the inlet side of the turbine, and the inlets of the tubes are located upstream from the inlet side of the turbine than the outlet nozzles of the tubes.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение варианта осуществления и прилагаемыми чертежами, на которых:In the following, the invention is explained by a description of a specific, but not limiting, embodiment of the present invention and the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 - изображает вид спереди панели с множеством входных отверстий для прохода потока воздуха в трубки Бернулли;Fig. 1 is a front view of a panel with a plurality of air inlets for air flow into the Bernoulli tubes;

Фиг. 2 - изображает вид сбоку ветрогенератора с панелью в разрезе по линии A-A на фиг.1, показывающий взаимодействие выходящих из трубок Бернулли высокоскоростных воздушных потоков с лопастями воздушной турбины;Fig. 2 is a side view of a wind turbine with a panel sectional along the line A-A in FIG. 1 showing the interaction of the high velocity air streams emerging from the Bernoulli tubes with the blades of an air turbine;

Фиг. 3а и 3b - изображают геометрическую модель с расчетной сеткой для примера расчета потоков ветрогенератора для двух диаметров трубки Бернулли (15 мм и 10 мм);Fig. 3a and 3b show a geometric model with a computational grid for an example of calculating the flows of a wind turbine for two Bernoulli tube diameters (15 mm and 10 mm);

Фиг. 4а и 4b - изображают результаты расчета скорости воздушного потока для диаметра трубки Бернулли 15 мм;Fig. 4a and 4b show the results of calculating the air flow rate for a Bernoulli tube diameter of 15 mm;

Фиг. 5а и 5b - изображают результаты расчета скорости воздушного потока для диаметра трубки Бернулли 10 мм;Fig. 5a and 5b show the results of calculating the air flow rate for a Bernoulli tube diameter of 10 mm;

Фиг. 6а и 6b - изображают результаты расчета скорости воздушного потока на выходе из трубки Бернулли диаметром 15 мм;Fig. 6a and 6b show the results of calculating the air flow velocity at the outlet of a Bernoulli tube with a diameter of 15 mm;

Фиг. 7а и 7b - изображают результаты расчета скорости воздушного потока на выходе из трубки Бернулли диаметром 10 мм;Fig. 7a and 7b show the results of calculating the air flow velocity at the outlet of a Bernoulli tube with a diameter of 10 mm;

Фиг. 8 - изображает результаты расчета скорости воздушного потока в поперечном сечении на выходе из трубки на различных расстояниях от ее края для трубки Бернулли диаметром 15 мм;Fig. 8 - depicts the results of calculating the velocity of the air flow in the cross section at the outlet of the tube at various distances from its edge for a Bernoulli tube with a diameter of 15 mm;

Фиг. 9 - изображает результаты расчета скорости воздушного потока в поперечном сечении на выходе из трубки на различных расстояниях от ее края для трубки Бернулли диаметром 10 мм;Fig. 9 - depicts the results of calculating the velocity of the air flow in the cross section at the outlet of the tube at various distances from its edge for a Bernoulli tube with a diameter of 10 mm;

Детальное описание изобретения.Detailed description of the invention.

На фиг. 1 и 2 показан ветрогенератор турбинного типа 1 согласно изобретению. Ветрогенератор 1 содержит воздушную турбину 8, установленную на валу 9 с возможностью вращения, которая связана цепной передачей 10 с генератором электрического тока 11. Перед входной стороной турбины 8 расположена панель 2 с множеством выполненных в ее теле трубок Бернулли 3, причем для упрощения не все трубки Бернулли показаны. Каждая из трубок Бернулли 3 имеет широкое входное отверстие 4 на одной стороне панели 2 и суженное выходное отверстие (сопло) 5 на противоположной стороне панели 2. Выходные сопла 5 трубок 3 расположены на входной стороне турбины 8, а входные отверстия 4 трубок расположены на противоположной стороне панели 2.In FIG. 1 and 2 show a wind turbine type 1 according to the invention. The wind generator 1 contains an air turbine 8 mounted on a shaft 9 with the possibility of rotation, which is connected by a chain transmission 10 with an electric current generator 11. In front of the input side of the turbine 8 there is a panel 2 with a plurality of Bernoulli tubes 3 made in its body, and for simplicity, not all of the tubes Bernoulli are shown. Each of the Bernoulli tubes 3 has a wide inlet 4 on one side of the panel 2 and a narrowed outlet (nozzle) 5 on the opposite side of the panel 2. The outlet nozzles 5 of the tubes 3 are located on the inlet side of the turbine 8, and the inlets 4 of the tubes are located on the opposite side panels 2.

Концы выходных сопел 5 трубок 2 желательно располагать по существу в одной плоскости. Аналогично, входные отверстия 4 трубок 2 также предпочтительно должны быть расположены по существу в одной плоскости.The ends of the outlet nozzles 5 of the tubes 2 are desirably positioned essentially in the same plane. Likewise, the inlets 4 of the tubes 2 should also preferably be located essentially in the same plane.

Сопла 5 трубок Бернулли 3 в панели 2 предпочтительно располагать рядами 6 по радиусам, отходящим от расположенной напротив вала ветрогенератора точки панели 2 к периферии панели 2. Углы между смежными рядами сопел в панели 2 желательно должны быть равны углам между смежными рядами лопастей 7 воздушной турбины 8. При этом количество радиально расположенных рядов 6 в панели 2 предпочтительно выбирают равным числу лопастей 7 воздушной турбины 8 с тем, чтобы обеспечить одновременное воздействие всех выходящих из сопел 5 воздушных потоков на все лопасти 7 воздушной турбины 8. Это позволяет создавать наиболее равномерные высокоскоростные потоки для лопастей 7 турбины 8.Nozzles 5 of Bernoulli tubes 3 in panel 2 are preferably arranged in rows 6 along radii extending from the point of panel 2 located opposite the wind turbine shaft to the periphery of panel 2. The angles between adjacent rows of nozzles in panel 2 should preferably be equal to the angles between adjacent rows of blades 7 of the air turbine 8 In this case, the number of radially arranged rows 6 in the panel 2 is preferably chosen equal to the number of blades 7 of the air turbine 8 in order to ensure that all air flows leaving the nozzles 5 simultaneously act on all the blades 7 of the air turbine 8. This allows you to create the most uniform high-speed flows for blades 7 turbine 8.

Технологически значительно проще изготавливать панель 2 с трубками Бернулли 3, выполненными за одно целое с панелью 2, т.е. когда трубки 3 представляют собой полости со стенками из материала панели.Technologically, it is much easier to manufacture panel 2 with Bernoulli tubes 3 made in one piece with panel 2, i.e. when tubes 3 are cavities with walls made of panel material.

Панель 2 с трубками Бернулли 3, воздушной турбиной 8 и генератором электрического тока 11 предпочтительно выполнены так, что они имеют возможность поворачиваться на валу 12 для ориентации по направлению ветра.The panel 2 with the Bernoulli tubes 3, the air turbine 8 and the electric current generator 11 is preferably made so that they can be rotated on the shaft 12 for orientation in the direction of the wind.

Понятно, что наличие панели с трубками Бернулли позволяет не только осуществлять эффективное использование ветрогенератора в широком диапазоне воздушных потоков, включая слабые воздушные потоки, но и защищает птиц от травм и гибели, исключая их попадание на лопасти воздушной турбины.It is clear that the presence of a panel with Bernoulli tubes allows not only the effective use of a wind turbine in a wide range of air flows, including weak air flows, but also protects birds from injury and death, excluding them from falling on the blades of an air turbine.

В одном из вариантов осуществления изобретения панель 2 может, например, иметь 46 трубок Бернулли. Это значит, что в данном конкретном случае лопасти 7 воздушной турбины 8 будут одновременно раскручивать 46 плотных высокоскоростных воздушных потоков, которые обеспечивают их вращение с высокой скоростью. В результате резко увеличивается вырабатываемая генератором электрическая энергия.In one of the embodiments of the invention, the panel 2 may, for example, have 46 Bernoulli tubes. This means that in this particular case, the blades 7 of the air turbine 8 will simultaneously spin 46 dense high-speed air streams, which ensure their rotation at high speed. As a result, the electrical energy produced by the generator sharply increases.

В реальности число таких трубок Бернулли 3, выполненных в панели 2, может быть значительно большим, что позволит еще больше увеличить скорость вращения воздушной турбины и еще больше увеличить вырабатываемую электрическую энергию. Для специалиста в данной области техники будет понятно каким образом рассчитать конкретное количество трубок Бернулли 3 для конкретного ветрогенератора турбинного типа.In reality, the number of such Bernoulli tubes 3, made in panel 2, can be much larger, which will further increase the speed of rotation of the air turbine and further increase the generated electrical energy. It will be clear to a person skilled in the art how to calculate the specific number of Bernoulli tubes 3 for a particular wind turbine type.

Важно отметить, что в предлагаемом ветрогенераторе турбинного типа не нужно, как в технических решениях, относящихся к предшествующему уровню техники, помещать в каждую из таких трубок Бернулли воздушные турбины и генераторы электрического тока, а затем собирать блоки из таких трубок.It is important to note that in the proposed turbine-type wind generator, it is not necessary, as in the technical solutions related to the prior art, to place air turbines and electric current generators in each of these Bernoulli tubes, and then assemble blocks from such tubes.

Более того, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения нет необходимости в отдельном изготовлении каждой трубки Бернулли 3, так как каждая из них является полостью в панели 2 в виде внутренней поверхности такой трубки, созданной в процессе изготовления самой панели 2, например, методом литья под давлением. При этом полости в панели 2 в виде трубок будут образованы за счет закладных деталей, удаляемых из панели после завершения ее отливки. Moreover, according to a preferred embodiment of the invention, it is not necessary to separately manufacture each Bernoulli tube 3, since each of them is a cavity in the panel 2 in the form of the inner surface of such a tube, created during the manufacture of the panel 2 itself, for example, by injection molding. In this case, the cavities in the panel 2 in the form of tubes will be formed due to embedded parts removed from the panel after its casting is completed.

Ветрогенератор турбинного типа работает следующим образом. Скорость воздушного потока, проходящего через широкие входные отверстия 4 в трубки Бернулли 3, выполненные в теле панели 2, значительно увеличивается за счет эффекта Бернулли. В результате из сопел 5 этих трубок, обращенных к лопастям 7 воздушной турбины 8, вырываются плотные высокоскоростные воздушные потоки, направленные одновременно на все лопасти 7 воздушной турбины 8. При этом на каждую лопасть 7 воздушной турбины 8 одновременно будут направлены несколько плотных высокоскоростных воздушных потоков. В результате множество таких потоков одновременно раскручивают лопасти 7 воздушной турбины 8, увеличивая скорость ее вращения. Ниже приведены примеры расчета скоростей поступающего на турбину входного потока для предложенного ветрогенератора с учетом длины и диаметра используемых трубок Бернулли.Wind turbine type works as follows. The speed of the air flow passing through the wide inlet holes 4 into the Bernoulli tubes 3, made in the body of the panel 2, is significantly increased due to the Bernoulli effect. As a result, from the nozzles 5 of these tubes facing the blades 7 of the air turbine 8, dense high-speed air flows are pulled out, directed simultaneously to all the blades 7 of the air turbine 8. At the same time, several dense high-speed air flows will be simultaneously directed to each blade 7 of the air turbine 8. As a result, many of these flows simultaneously spin the blades 7 of the air turbine 8, increasing the speed of its rotation. Below are examples of calculating the speeds of the incoming flow to the turbine for the proposed wind generator, taking into account the length and diameter of the Bernoulli tubes used.

С помощью метода конечных элементов в программе Comsol Multiphysics решалось стационарное уравнение Навье-Стокса для ламинарного потока:Using the finite element method in the Comsol Multiphysics program, the stationary Navier-Stokes equation for laminar flow was solved:

где

- коэффициент кинематической вязкостиWhere

- coefficient of kinematic viscosity

- плотность

- density

р - давлениеp - pressure

- векторное поле скорости

- vector velocity field

- векторное поле массовых сил

- vector field of body forces

Уравнение неразрывности:

Continuity equation:

На входе в трубу диаметром 50мм задавалась скорость потока

(по шкале Бофора эта скорость соответствует 2 баллам и на суше характеризуется движением ветра, ощущаемого лицом, а также вызывает шелест листьев и приводит в движение флюгер).At the inlet to a pipe with a diameter of 50 mm, the flow velocity was set

(on the Beaufort scale, this speed corresponds to 2 points and on land is characterized by the movement of the wind felt by the face, and also causes the rustle of leaves and sets the weather vane in motion).

У стенки

against the wall

Параметры среды:Environment settings:

Плотность воздуха 1.22 кг/м³ Air density 1.22 kg/ ^m3

Динамическая вязкость воздуха 1.85*10^-5 Па*сDynamic viscosity of air 1.85*10 ^-5 Pa*s

Для выполнения расчета была создана геометрическая модель и задана расчетная сетка для двух диаметров трубки Бернулли (10мм и 15мм), приведенная на фиг. 3а и 3b, соответственно.To perform the calculation, a geometric model was created and a calculation grid was set for two diameters of the Bernoulli tube (10mm and 15mm), shown in Fig. 3a and 3b, respectively.

Результаты расчета приведены на фиг. 4а и 4b для диаметра трубки Бернулли 15 мм и на фиг. 5а и 5b для диаметра трубки Бернулли 10 мм, соответственно. На графиках фиг. 4а и 5a диаметр трубки Бернулли приведен по оси абсцисс, а продольный размер трубки Бернулли по оси ординат. Различными тонами показано значение скорости воздушного потока по длине трубки Бернулли, соответствие тона и значения скорости приведены на шкале справа от фиг. 4а и 5a. На фиг. 4b и 5b приведен график значений скорости воздушного потока по длине трубки Бернулли.The calculation results are shown in Fig. 4a and 4b for a Bernoulli tube diameter of 15 mm and in FIG. 5a and 5b for a Bernoulli tube diameter of 10 mm, respectively. On the graphs of Fig. 4a and 5a, the diameter of the Bernoulli tube is shown along the abscissa, and the longitudinal dimension of the Bernoulli tube is shown along the ordinate. Different tones show the value of the air flow velocity along the length of the Bernoulli tube, the correspondence of the tone and the velocity values are shown on the scale to the right of Fig. 4a and 5a. In FIG. 4b and 5b are plots of airflow velocities along the length of the Bernoulli tube.

Результаты расчета, приведенные на фиг. 4а и 4b и на фиг. 5а и 5b, показывают, что при переходе воздушного потока из трубы с диаметром 50 мм в трубку с диаметром 15 мм, его скорость возрастет до 11 м/сек, а при переходе в трубку с диаметром 10 мм скорость воздушного потока достигнет 16,7 м/сек (что по шкале Бофора составляет 7 баллов и на суше характеризуется качанием стволов деревьев и вызывает затруднение при ходьбе против ветра).The calculation results shown in Fig. 4a and 4b and in FIG. 5a and 5b show that when the air flow passes from a pipe with a diameter of 50 mm to a tube with a diameter of 15 mm, its speed will increase to 11 m/s, and when it passes into a tube with a diameter of 10 mm, the air flow speed will reach 16.7 m / sec (which on the Beaufort scale is 7 points and on land is characterized by the swaying of tree trunks and makes it difficult to walk against the wind).

Результаты расчета скорости воздушного потока после его выхода из трубки Бернулли диаметром 15 мм и 10 мм приведены на Фиг. 6а и 6b и Фиг. 7а и 7b, соответственно. На графиках Фиг. 6а и 7а диаметр трубки Бернулли приведен по оси абсцисс, а продольный размер трубки Бернулли по оси ординат. Различными тонами показано значение скорости воздушного потока по длине трубки Бернулли и за ее пределами на выходе из трубки Бернулли, соответствие тона и значения скорости приведены на шкале справа от фиг. 6а и 7a. На фиг. 6b и 7b приведен график значений скорости воздушного потока по длине трубки Бернулли и за ее пределами на выходе из трубки Бернулли.The results of calculating the air flow velocity after its exit from the Bernoulli tube with a diameter of 15 mm and 10 mm are shown in Fig. 6a and 6b and FIG. 7a and 7b, respectively. On the graphs of Fig. 6a and 7a, the diameter of the Bernoulli tube is given along the abscissa axis, and the longitudinal dimension of the Bernoulli tube along the ordinate axis. Different tones show the value of the air flow velocity along the length of the Bernoulli tube and beyond it at the outlet of the Bernoulli tube, the correspondence of the tone and the velocity values are shown on the scale to the right of Fig. 6a and 7a. In FIG. 6b and 7b are plots of airflow velocities along and beyond the Bernoulli tube at the outlet of the Bernoulli tube.

Длины этих трубок составляют 50 мм. Их конец отмечен вертикальными пунктирными линиями.The lengths of these tubes are 50 mm. Their end is marked with vertical dotted lines.

Из графиков видно, что для трубок Бернулли диаметром 15 мм, на расстоянии до 20 мм за пределами трубки скорость воздушного потока в продольном сечении не падает ниже 11,5 м/сек, а для трубки диаметром 10 мм, не падает ниже 16 м/сек, т.е. также характеризуется 7 баллами по шкале Бофора.It can be seen from the graphs that for Bernoulli tubes with a diameter of 15 mm, at a distance of up to 20 mm outside the tube, the air flow velocity in the longitudinal section does not fall below 11.5 m/s, and for a tube with a diameter of 10 mm, it does not fall below 16 m/s , i.e. also characterized by 7 points on the Beaufort scale.

Фиг. 8 и 9 демонстрируют скорость воздушного потока в поперечном сечении на выходе из трубки на различных расстояниях от ее края (0мм, 5мм, 10мм и 15мм) для трубки Бернулли диаметром 15мм и 10 мм, соответственно. Горизонтальная ось трубки соответствует значению 40мм. Результаты вычислений демонстрируют достаточную равномерность скоростей на сравнительно небольшом удалении от края трубки.Fig. Figures 8 and 9 show the cross-sectional airflow velocity at the exit of the tube at various distances from its edge (0mm, 5mm, 10mm and 15mm) for a Bernoulli tube with a diameter of 15mm and 10mm, respectively. The horizontal axis of the tube corresponds to a value of 40mm. The calculation results demonstrate a sufficient uniformity of velocities at a relatively small distance from the edge of the tube.

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Предложенный ветрогенератор турбинного типа позволяет, при значительном упрощении его конструкции, резко повысить выработку электроэнергии при слабом ветре, что обеспечит его широкое использование в промышленности и быту.The proposed turbine-type wind generator allows, with a significant simplification of its design, to dramatically increase the generation of electricity in light wind, which will ensure its widespread use in industry and everyday life.

Claims

1. A turbine-type wind turbine comprising a shaft-mounted rotatable air turbine and a panel located upstream of the turbine inlet side for accelerating the input flow supplied to the turbine, including a plurality of Bernoulli tubes containing large diameter inlet holes and having smaller diameters outlet nozzles, wherein the panel is located such that the outlet nozzles of the tubes are located on the side of the panel facing the inlet side of the turbine, and the inlet holes of the tubes are located on the opposite side of the panel.

2. Wind generator according to claim 1, wherein the ends of the outlet nozzles of the tubes are located essentially in the same plane.

3. The wind generator according to claim 2, wherein the inlets of the tubes are located essentially in the same plane.

4. Wind generator according to any one of paragraphs. 1-3, in which the nozzles in the panel are arranged in rows along radii extending from a point opposite the shaft of the panel to the periphery of the panel.

5. Wind turbine according to claim 4, wherein the angles between adjacent rows of nozzles in the panel are equal to the angles between adjacent rows of air turbine blades.

6. Wind generator according to any one of paragraphs. 1-5, in which at least a part of the Bernoulli tubes are cavities with walls of the panel material.

7. A panel for accelerating the input stream supplied to the turbine of a turbine-type wind turbine, located in front of the inlet side of the wind turbine, containing a plurality of Bernoulli tubes with large diameter inlets and smaller diameter outlet nozzles, and when the panel is placed in the working position, the outlet nozzles of the tubes exit to the inlet side of the turbine, and the inlet holes of the tubes are located upstream of the inlet side of the turbine than the outlet nozzles of the tubes.

8. The panel according to claim 7, in which the ends of the outlet nozzles of the tubes are located essentially in the same plane.

9. The panel according to claim 8, in which the inlet holes of the tubes are located essentially in the same plane.

10. Panel according to any one of paragraphs. 7-9, in which the nozzles in the panel are arranged in rows along radii extending from the point of the panel located opposite the shaft of the wind generator to the periphery of the panel.

11. Wind generator according to claim 10, wherein the angles between adjacent rows of nozzles in the panel are equal to the angles between adjacent rows of air turbine blades.

12. Panel according to any one of paragraphs. 7-11, in which at least a portion of the Bernoulli tubes are cavities with walls of the panel material.